湿式多片离合器热场分析及温度预估模型研究

论文摘要

对于当前中国正迅速发展的变速器自动化研究来说,对湿式多片离合器的研究是一个十分核心的关键技术。在湿式多片离合器基础之上开发的变速器系统,它的使用性能和寿命都受到湿式多片离合器工作特性的影响。尤其是其工作时候的温度更是影响它的工作性能的一个极其关键的要素。一方面,由于湿式多片离合器的温度升高会使它的摩擦系数、压紧力、摩擦副工作表面的面积大小以及磨损量等发生比较大的变化,这些变化了的性能参数又会影响到汽车的正常起步、换挡及使用性等许多性能;除此以外,倘若湿式多片离合器在整个工作期间的温度大于了它自身的热容量设计极限值,将会导致湿式多片离合器的摩擦片及对偶钢片发生局部或整体变形,进而引起湿式多片离合器失效,直接影响的车辆行驶的可靠性和安全性。建立湿式多片离合器摩擦副温度模型,研究它的工作温度,并在此基础上,修正控制离合器的一系列性能参数,并为离合器的控制策略提供决策参考,对改善变速器的使用性能和提高它的使用寿命、可靠性等具有十分重要的意义。本文通过建立湿式多片离合器的动力学模型、温度模型,计算了带有行星排的EVT混合动力车用湿式多片离合器在两种不同起步工况下的滑磨功,仿真了在一定的工况下湿式多片离合器摩擦副温度的变化情况;通过分析摩擦副的温度变化峰值可以对离合器的控制模块设定一个温度阈值的措施来达到对湿式多片离合器的热量过载时的保护。为了尽可能的减小湿式多片离合器温度信息检测滞后的影响,通过使用灰色系统理论的方法,分析计算了湿式多片离合器摩擦副的温度的展变化趋势,为进一步研究改进湿式多片离合器的控制策略打下了一定的基础。本文关于湿式多片离合器工作温度特性的研究,对解决变速器中因为离合器温度升高带来的离合器性能改变、使用寿命缩短以及车辆行驶安全性等一系列的问题有一定的理论和实际意义。

论文目录

• 中文摘要
• 英文摘要
• 1 绪论
• 1.1 研究背景
• 1.2 课题的来源及意义
• 1.3 湿式多片离合器存在的主要问题
• 1.4 国内外研究现状
• 1.4.1 国内现状
• 1.4.2 国外现状
• 1.5 本文研究的主要内容
• 2 湿式多片离合器动力学模型及滑磨功的计算
• 2.1 湿式多片离合器工作原理
• 2.2 传动系各部件的数学模型
• 2.2.1 发动机数学模型
• 2.2.2 湿式多片离合器数学模型
• 2.2.3 车辆及道路阻力数学模型
• 2.3 起步过程传动系统动力学模型
• 2.4 滑磨功计算理论分析
• 2.4.1 滑磨功的计算方法
• 2.5 滑磨功计算仿真模型及仿真分析
• 2.5.1 EVT 混合动力系统结构
• 2.5.2.E VT 混合动力系统起动模式
• 2.5.3 行星排模型
• 2.5.4 基于AMESIM 的滑磨功计算模型
• 2.5.5 滑磨功分析
• 2.6 本章小结
• 3 湿式多片离合器摩擦副热场分析
• 3.1 传热学理论基础
• 3.1.1 热传递基本形式
• 3.1.2 初始条件和边界条件
• 3.2 摩擦副对流换热系数
• 3.2.1 滑动磨擦时摩擦副表面对流换热系数
• 3.2.2 无滑动摩擦时沟槽的对流换热系数
• 3.3 摩擦副热传递模型
• 3.3.1 摩擦副物理模型简化
• 3.3.2 湿式多片离合器的生热及散热分析
• 3.3.3 建立摩擦副瞬态温度场模型
• 3.4 摩擦副瞬态温度场有限元分析
• 3.4.1 ABAQUS 有限元热分析简介
• 3.4.2 导热分析
• 3.4.3 建立有限元计算模型
• 3.5 本章小结
• 4 湿式多片离合器散热性能研究
• 4.1 前言
• 4.2 冷却沟槽的结构形式和性能
• 4.3 摩擦片冷却槽温升分析
• 4.4 离合器冷却油槽流场分析
• 4.4.1 冷却流量计算和三维流动基本方程
• 4.4.2 摩擦片油槽流场分析
• 4.4.3 冷却沟槽的改进
• 4.5 本章小结
• 5 摩擦副温度预估模型研究
• 5.1 灰色理论的发展
• 5.2 离合器摩擦副的温度灰色预估模型建立
• 5.3 摩擦副温度升高的改善
• 6 摩擦片摩擦特性试验台的开发
• 实验设备的设计
• 7 总结
• 7.1 论文总结
• 7.2 继续研究方向
• 致谢
• 参考文献
• 附录